
El Sistema Mundial Inalámbrico fue un sistema de telecomunicaciones y suministro de energía eléctrica propuesto a principios del siglo XX, diseñado por el inventor Nikola Tesla basándose en sus teorías sobre el uso de la Tierra y su atmósfera como conductores eléctricos. Afirmó que este sistema permitiría "la transmisión de energía eléctrica sin cables" a escala global [ 1 ] , así como telecomunicaciones y radiodifusión inalámbricas punto a punto . Desde mediados de la década de 1890, hizo declaraciones públicas citando dos métodos relacionados para lograrlo. A finales de 1900, convenció al banquero J.P. Morgan para que financiara la construcción de una estación inalámbrica (finalmente ubicada en Wardenclyffe , Long Island, Nueva York) basada en sus ideas, destinada a transmitir mensajes a través del Atlántico a Inglaterra y a barcos en alta mar. Su decisión de modificar el diseño para incluir la transmisión inalámbrica de energía y así competir mejor con el nuevo sistema de telégrafo radioeléctrico de Guglielmo Marconi se topó con la negativa de Morgan a financiar los cambios. El proyecto fue abandonado en 1906 y nunca llegó a entrar en funcionamiento.
Durante este periodo, Tesla registró numerosas patentes relacionadas con las funciones básicas de su sistema, incluyendo el diseño de transformadores, métodos de transmisión, circuitos de sintonización y sistemas de señalización. También describió un plan para instalar unas treinta estaciones de telecomunicaciones tipo Wardenclyffe alrededor del mundo, conectadas a los sistemas telefónicos y telegráficos existentes. Durante las décadas siguientes, continuó explicando a la prensa y en sus escritos las capacidades del sistema y su superioridad frente a los sistemas basados en radio.
A pesar de las afirmaciones de haber "llevado a cabo experimentos prácticos en transmisión inalámbrica", [ 2 ] no existe documentación de que haya transmitido energía más allá de distancias relativamente cortas y la opinión científica moderna es generalmente que su esquema de energía inalámbrica no habría funcionado.
Historia


Orígenes
Las ideas de Tesla para un sistema inalámbrico mundial surgieron de experimentos que comenzaron a principios de la década de 1890 después de conocer los experimentos de Hertz con ondas electromagnéticas usando transformadores de bobina de inducción y descargadores de chispa. [ 6 ] [ 7 ] Duplicó esos experimentos y luego pasó a mejorar el transmisor inalámbrico de Hertz , desarrollando varios aparatos alternadores y su propio transformador de alta tensión, conocido como la bobina de Tesla . [ 8 ] [ 9 ] Su interés principal en el fenómeno inalámbrico era como sistema de distribución de energía, buscando desde el principio la iluminación inalámbrica. [ 10 ] Desde 1891 en adelante, Tesla dio conferencias incluyendo " Experimentos con corrientes alternas de alto potencial y alta frecuencia " en 1892 en Londres, Inglaterra y en París, Francia y pasó a demostrar "iluminación inalámbrica" [ 11 ] en 1893 [ 12 ] incluyendo la iluminación inalámbrica de tubos Geissler .
Transmisión por un solo cable
El primer experimento consistió en el funcionamiento de dispositivos de luz y motor conectados mediante un solo cable a un terminal de una bobina de inducción de alta frecuencia , realizado durante la conferencia de 1891 en la ciudad de Nueva York, en el Columbia College . Si bien una lámpara incandescente de un solo terminal conectada a uno de los terminales secundarios de una bobina de inducción no forma un circuito cerrado "en el sentido común del término" [ 13 ], el circuito se considera cerrado en el sentido de que se establece una ruta de retorno al secundario mediante acoplamiento capacitivo o " corriente de desplazamiento ". Esto se debe a la capacitancia del filamento o botón refractario de la lámpara en relación con el terminal libre de la bobina y el entorno; el terminal libre también tiene capacitancia en relación con la lámpara y el entorno.
Transmisión inalámbrica
El segundo resultado demostró cómo se puede transmitir energía a través del espacio sin cables de conexión. El efecto de transmisión inalámbrica de energía implica la creación de un campo eléctrico entre dos placas metálicas, cada una conectada a un terminal del devanado secundario de una bobina de inducción. Se utilizó un tubo de descarga de gas para detectar la presencia de la energía transmitida. Algunas demostraciones consistieron en encender dos tubos parcialmente vacíos en un campo electrostático alterno mientras el experimentador los sostenía en la mano. [ 14 ]
Desarrollo

Al formular sus teorías a principios de la década de 1890, Tesla descartó la idea de utilizar ondas de radio. [ 15 ] No necesariamente creía que las ondas de radio existieran como las teorizó Maxwell, [ 15 ] [ 16 ] y coincidía con lo que la mayoría de los físicos afirmaban en ese momento: que las ondas de radio viajarían en línea recta , de la misma manera que la luz visible, lo que limitaba su uso para la comunicación a larga distancia. [ 17 ] (Las ondas de radio sí viajan en línea recta, pero esto ocurrió muchos años antes del descubrimiento de que la ionosfera reflejaba ciertas ondas de radio, lo que posibilitó la comunicación por ondas ionosféricas en bandas de frecuencia de onda corta a largas distancias).
Creía que transmitir señales eléctricas más allá de la línea de visión requeriría el uso del planeta Tierra como medio conductor para superar esta limitación. [ 15 ] A finales de 1895, hizo declaraciones a la prensa sobre la posibilidad de que " la carga eléctrica de la Tierra pueda ser perturbada, y por lo tanto las ondas eléctricas puedan transmitirse eficientemente a cualquier distancia sin el uso de cables o alambres ", y que las ondas eléctricas pueden usarse para transmitir " señales inteligibles " y " energía motriz ". [ 18 ] El 11 de abril de 1896, afirmó que " se podrían transmitir mensajes a todas partes del globo simultáneamente " usando ondas eléctricas " propagadas a través de la atmósfera e incluso el éter más allá ". [ 19 ] En septiembre de 1897 solicitó una patente [ 20 ] sobre un esquema de transmisión de energía inalámbrica que consistía en transmitir energía entre dos globos atados mantenidos a 30 000 pies, una altitud donde pensaba que debería existir una capa conductora. [ 21 ]
Entre 1895 y 1898, construyó un gran transformador de resonancia en su laboratorio de la ciudad de Nueva York, llamado transmisor amplificador, para probar sus teorías de conducción terrestre. [ 22 ] En 1899 realizó experimentos a gran escala en Colorado Springs, Colorado . Basándose en sus mediciones allí, concluyó que la Tierra estaba " literalmente viva con vibraciones eléctricas ". Observó que los rayos indican que la Tierra es un gran conductor con ondas de energía que viajan a su alrededor. Construyó un gran transmisor amplificador de cincuenta y un pies (16 m) de diámetro que podía desarrollar un potencial de trabajo estimado entre 3,5 millones y 4 millones de voltios y era capaz de producir descargas eléctricas de más de cien pies (30 m) de longitud. [ 23 ] Con él probó la conducción terrestre y encendió lámparas eléctricas incandescentes adyacentes a su laboratorio en demostraciones de transmisión inalámbrica de energía.

Tras regresar a la ciudad de Nueva York desde Colorado Springs en 1900, buscó inversores de capital riesgo para financiar lo que consideraba un revolucionario sistema de comunicación inalámbrica y suministro de energía eléctrica que utilizaba la Tierra como conductor. A finales de 1900, había captado la atención del financiero J.P. Morgan, quien accedió a financiar un proyecto piloto (que más tarde se convertiría en el proyecto Wardenclyffe ) que, según sus teorías, sería capaz de transmitir mensajes, telefonía e incluso imágenes por fax a través del Atlántico hasta Inglaterra y a barcos en alta mar. Morgan recibiría una participación mayoritaria en la empresa, así como la mitad de todos los ingresos por patentes. Casi inmediatamente después de la firma del contrato, Tesla decidió ampliar las instalaciones para incluir sus ideas de transmisión inalámbrica de energía terrestre y así competir mejor con el sistema de telégrafo radioeléctrico de Guglielmo Marconi . [ 26 ] Morgan se negó a financiar los cambios y, al no conseguirse capital de inversión adicional, el proyecto de Wardenclyffe fue abandonado en 1906, sin llegar nunca a entrar en funcionamiento.
La construcción de la "planta inalámbrica" de Wardenclyffe en Shoreham comenzó a finales de 1901 y continuó durante los siguientes tres años. La planta incluía un edificio de ladrillo de 29 x 29 m (94 x 94 pies ) diseñado por Stanford White , una torre con estructura de madera de 57 m (186 pies ) de altura con una "cúpula" de 21 m (68 pies) de diámetro en la parte superior, y un pozo de 37 m (120 pies ) hundido en el suelo con dieciséis tubos de hierro colocados "uno tras otro" a 91 m (300 pies ) por debajo del pozo para que la máquina, en palabras de Tesla, "tuviera un agarre en la tierra para que todo este globo pudiera temblar". [ 27 ] [ 28 ] Los problemas de financiación siguieron afectando a Wardenclyffe y para 1905-1906 la mayor parte de la actividad del sitio tuvo que ser clausurada.
Elementos
Durante la última parte de la década de 1890 y durante la construcción de Wardenclyffe, Tesla solicitó patentes que cubrían los numerosos elementos que conformarían su sistema inalámbrico. El sistema que ideó se basaba en la conducción eléctrica, con una carga eléctrica que se conducía a través del suelo y también a través de una capa conductora teórica en la atmósfera. [ 29 ] [ 30 ] El diseño consistía en una bobina de Tesla conectada a tierra como transmisor de transformador de resonancia que, según él, sería capaz de crear un desplazamiento de la carga eléctrica de la Tierra mediante la carga y descarga alternadas del terminal elevado del oscilador. Esto funcionaría en conjunto con una segunda bobina de Tesla utilizada en modo de recepción en una ubicación distante, también con un resonador helicoidal conectado a tierra y un terminal elevado. [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] Creía que la colocación de un transformador de resonancia conectado a tierra en otro punto de la superficie terrestre, en función de un receptor sintonizado a la misma frecuencia que el transmisor, permitiría que la corriente eléctrica fluyera a través de la Tierra entre ambos.

También creía que las ondas de corriente eléctrica de la torre de transmisión podían reflejarse desde el otro lado del globo, generando ondas estacionarias amplificadas que podían utilizarse en cualquier punto del planeta, localizando así el suministro de energía directamente a la estación receptora. Otro aspecto de su sistema era la electricidad que regresaba mediante un "desplazamiento eléctrico equivalente" [ 34 ] en la atmósfera a través de una capa superior conductora cargada que él creía que existía, [ 21 ] [ 29 ] una teoría que se remonta a una idea de 1872 para un sistema de transmisión y recepción inalámbrica propuesto por Mahlon Loomis . [ 35 ] Se pensaba que la corriente podía utilizarse en el receptor para telecomunicaciones y para alimentar dispositivos eléctricos. [ 32 ]
Tesla le comentó a un amigo que sus planes incluían la construcción de más de treinta estaciones de transmisión y recepción cerca de los principales centros de población del mundo, [ 36 ] siendo Wardenclyffe la primera. Si los planes hubieran seguido adelante sin interrupciones, al prototipo de Long Island le habría seguido una segunda planta construida en las Islas Británicas, quizás en la costa oeste de Escocia, cerca de Glasgow. Cada una de estas instalaciones incluiría un gran transmisor amplificador cuyo diseño se basaba, en líneas generales, en el aparato ensamblado en la estación experimental de Colorado Springs en 1899. [ 37 ]
Solicitudes reclamadas

La descripción que Tesla hizo de sus ideas sobre la transmisión inalámbrica en 1895 incluye sus usos humanitarios para llevar energía eléctrica abundante a zonas remotas y subdesarrolladas del mundo, así como para fomentar una comunicación más fluida entre las naciones. [ 38 ] En su artículo de junio de 1900 en la revista Century Magazine, titulado «El problema del aumento de la energía humana», profundizó en las propiedades de la Tierra y en los principios de un sistema que podría utilizarla como medio de comunicación y transmisión de energía sin cables. Escribió que las comunicaciones a cualquier distancia eran factibles. También señaló que este mismo proceso podría utilizarse para localizar objetos marítimos como icebergs o barcos en alta mar y que un «movimiento eléctrico de tal magnitud» podría comunicarse con otros planetas. [ 16 ]
En 1909, Tesla declaró:
- Pronto será posible, por ejemplo, que un hombre de negocios en Nueva York dicte instrucciones y que estas aparezcan instantáneamente impresas en Londres o en cualquier otro lugar. Podrá llamar desde su escritorio y hablar con cualquier abonado telefónico del mundo. Solo será necesario llevar un aparato económico, no más grande que un reloj, que le permitirá oír en cualquier lugar, ya sea por mar o por tierra, a distancias de miles de kilómetros. Se podrá escuchar o transmitir voz o canto hasta los confines del mundo. [ 39 ] [ 40 ]
También creía que una corriente eléctrica de alto potencial que fluyera a través de la atmósfera superior podría hacerla brillar, proporcionando iluminación nocturna para las rutas marítimas transoceánicas. [ 35 ] [ 41 ]
En su artículo de 1919 para Electrical Experimenter titulado " The True Wireless ", desarrolló el concepto de World Wireless , detallando su capacidad para las telecomunicaciones de largo alcance y exponiendo su opinión de que la teoría predominante sobre la propagación de ondas de radio era inexacta. [ 15 ] [ 42 ]
- "La teoría de las ondas de Hertz sobre la transmisión inalámbrica puede mantenerse durante un tiempo, pero no dudo en afirmar que en poco tiempo será reconocida como una de las aberraciones más notables e inexplicables de la mente científica que jamás se hayan registrado en la historia."
Factibilidad
Las demostraciones de Tesla de transmisión inalámbrica de energía en Colorado Springs consistieron en encender lámparas eléctricas incandescentes colocadas cerca de la estructura que albergaba su gran transmisor experimental de aumento, [ 43 ] con alcances de hasta 1938 pies (591 m) desde el transmisor. [ 25 ] Hay poca evidencia directa de que haya transmitido energía más allá de estas demostraciones documentadas fotográficamente. [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ] [ 51 ] Posteriormente afirmaría que había "llevado a cabo experimentos prácticos en transmisión inalámbrica". [ 2 ] Creía haber alcanzado la resonancia eléctrica terrestre que, según su teoría, produciría efectos eléctricos a cualquier distancia terrestre. [ 52 ]
A lo largo de los años, se han hecho diversas afirmaciones sobre los logros de Tesla con su sistema inalámbrico. Sus propias notas de Colorado Springs no aclaran si alguna vez tuvo éxito en la transmisión a larga distancia. [ 53 ] Tesla afirmó en una declaración de 1916 al abogado Drury W. Cooper que en 1899 recopiló datos cuantitativos de transmisión-recepción a una distancia de aproximadamente 10 millas (16 km) . [ 54 ] El biógrafo de Tesla, John J. O'Neill, afirmó en su libro de 1944, Prodigal Genius: The life of Nikola Tesla , que en 1899, en Colorado Springs, Tesla encendió 200 lámparas incandescentes a una distancia de 26 millas (42 km) . [ 53 ] [ 55 ]
Científicos e ingenieros que trabajan en el campo señalan que las ideas de Tesla de transmitir grandes cantidades de energía a larga distancia nunca habrían funcionado, ya que en general malinterpretó la física involucrada, sobreestimó la conductividad de la Tierra y la atmósfera, y subestimó enormemente la pérdida de energía con la distancia. [ 56 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 50 ] [ 57 ] [ 58 ] [ 59 ] [ 60 ] [ 61 ]
Patentes relacionadas
- SISTEMA DE ILUMINACIÓN ELÉCTRICA, 25 de abril de 1891, patente estadounidense 454,622 , 23 de junio de 1891.
- MEDIOS PARA GENERAR CORRIENTES ELÉCTRICAS, 2 de agosto de 1893, patente estadounidense 514,168 , 6 de febrero de 1894.
- TRANSFORMADOR ELÉCTRICO, 20 de marzo de 1897, patente estadounidense 593,138 , 2 de noviembre de 1897.
- MÉTODO Y APARATO PARA CONTROLAR EL MECANISMO DE UN BUQUE O VEHÍCULOS EN MOVIMIENTO, 1 de julio de 1898, patente estadounidense 613,809, 8 de noviembre de 1898.
- SISTEMA DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA, 2 de septiembre de 1897, patente estadounidense 645,576 , 20 de marzo de 1900.
- APARATO PARA LA TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA, 2 de septiembre de 1897, patente estadounidense 649,621 , 15 de mayo de 1900.
- MÉTODO PARA INTENSIFICAR Y UTILIZAR LOS EFECTOS TRANSMITIDOS A TRAVÉS DE MEDIOS NATURALES, 24 de junio de 1899, patente estadounidense 685,953 , 5 de noviembre de 1901.
- MÉTODO PARA UTILIZAR LOS EFECTOS TRANSMITIDOS A TRAVÉS DE MEDIOS NATURALES, 1 de agosto de 1899, patente estadounidense 685,954 , 5 de noviembre de 1901.
- APARATO PARA UTILIZAR EFECTOS TRANSMITIDOS A DISTANCIA A UN DISPOSITIVO RECEPTOR A TRAVÉS DE MEDIOS NATURALES, 24 de junio de 1899, patente estadounidense 685,955 , 5 de noviembre de 1901.
- APARATO PARA UTILIZAR EFECTOS TRANSMITIDOS A TRAVÉS DE MEDIOS NATURALES, 21 de marzo de 1900, patente estadounidense 685,956 , 5 de noviembre de 1901.
- MÉTODO DE SEÑALIZACIÓN, 16 de julio de 1900, patente estadounidense 723,188 , 17 de marzo de 1903.
- SISTEMA DE SEÑALIZACIÓN, 16 de julio de 1900, patente estadounidense 725,605 , 14 de abril de 1903.
- EL ARTE DE TRANSMITIR ENERGÍA ELÉCTRICA A TRAVÉS DE MEDIOS NATURALES, 16 de mayo de 1900, patente estadounidense 787,412 , 18 de abril de 1905.
- EL ARTE DE TRANSMITIR ENERGÍA ELÉCTRICA A TRAVÉS DE MEDIOS NATURALES, 17 de abril de 1906, Patente canadiense 142,352, 13 de agosto de 1912.
- APARATO PARA LA TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA, 18 de enero de 1902, patente estadounidense 1.119.732 , 1 de diciembre de 1914.
Véase también
- transmisión inalámbrica de energía
- Plasmón de superficie
- Modo sostenido por ondas superficiales
- Medio de transmisión
- generación distribuida
- Distribución de electricidad
- transmisión de energía eléctrica
- Aparato
Notas
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- ↑ James O'Neill, El genio pródigo: La vida de Nikola Tesla, pág. 86.
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- ↑ Nikola Tesla sobre su trabajo con corrientes alternas y su aplicación a la telegrafía inalámbrica, la telefonía y la transmisión de energía , 21st Century Books, 2002, pág. 170.
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- ↑ Tesla predice que los barcos se impulsarán con un haz de luz procedente de la costa, se burla de la "velocidad" del Normandie, ve éxito en su plan de usar rayos estratosféricos, iluminaría el mar por la noche, dice que el sistema del transatlántico francés copia el suyo en barcos estadounidenses, New York Herald Tribune, 5 de junio de 1935.
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- ↑ Belohlavek, Peter; Wagner, John W (2008). Innovación: Las lecciones de Nikola Tesla . Blue Eagle Group. págs. 78–79 . ISBN 978-9876510097.
- ↑ "Entrevista a Dennis Papadopoulos" . Tesla: Maestro del Rayo – sitio web complementario del documental de televisión de PBS de 2000. 2000. Consultado el 19 de noviembre de 2014 .
Lecturas adicionales
- La verdadera tecnología inalámbrica de Nikola Tesla: un paradigma perdido, IEEE
- "Espacio sin límites: una barra de distribución" , The Electrical World, vol. 32, n.º 19, 5 de noviembre de 1898.
- Tesla, Nikola, "El problema del aumento de la energía humana con especial referencia al aprovechamiento de la energía solar", Century Magazine , junio de 1900
- Tesla, Nikola, "La transmisión de energía eléctrica sin cables" , Electrical World and Engineer , 7 de enero de 1905.
- Massie, Walter Wentworth, Telegrafía y telefonía inalámbricas explicadas de forma divulgativa . Nueva York, Van Nostrand. 1908 ( "Con un artículo especial de Nikola Tesla" ).
- Tesla, Nikola, " La verdadera comunicación inalámbrica ", Electrical Experimenter , 1919
- Tesla, Nikola, "Sistema mundial de transmisión inalámbrica de energía" , Telegraph and Telegraph Age , 16 de octubre de 1927.
- Electric Spacecraft – A Journal of Interactive Research, de Leland Anderson, «Notas inéditas de Tesla sobre Wardenclyffe», en el número 26, 14 de septiembre de 1998. Contiene dibujos y manuscritos seleccionados de las notas de Tesla de 1901, archivadas en el Museo Nikola Tesla de Belgrado.
Enlaces externos
- PBS Tesla, Maestro del Rayo, Torre de los Sueños, telecomunicaciones inalámbricas globales
- Torre Wardenclyffe en Structurae
- transferencia de energía inalámbrica
- Ingeniería de radiodifusión
- Historia de las telecomunicaciones
- Tecnología de los medios de comunicación de masas
- Inventos de Nikola Tesla